【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于建筑材料，尤其涉及一種超高性能混凝土及其制備方法。
技術介紹
1、超高性能混凝土是現代先進水泥基材料，利用不用粒徑顆粒間最緊密堆積原理，剔除粗骨料，消除粗骨料界面影響，摻入一定體積的高強纖維與高活性超細填料，制備出的超高強度、高韌性、高耐久性水泥基復合材料。根據其組成與養護處理的不同，超高性能混凝土的抗壓強度120-800mpa，抗折強度為20-50mpa，氯離子滲透性是高強混凝土的1/25以下，抗滲透能力極強，彈性模量為40gpa至60gpa，斷裂韌性高達40000j/m2，可以與金屬鋁媲美。超高性能混凝土在工程結構中的應用可以解決目前高強與高性能混凝土抗拉強度不高、脆性大、體積穩定性不良等缺點，同時可以解決鋼結構的投資大、防火性性能差、易腐蝕的問題。軍工防護工程、海港工程、地下工程、橋梁工程、鐵道工程、結構抗震等眾多領域，均具有非常好的應用前景。
2、目前對于超高性能混凝土的研究已經取得了一定的進展，如專利cn101560082a公開一種超高強活性粉末混凝土及其制造方法，其在混凝土中添加有aea膨脹劑、乳膠粉、聚酯纖維等組分，它們分別對改善活性粉末混凝土的孔隙結構，提高其密實度、提高粘結力、內聚力，降低吸水性、降低彈性模量，增強抗折強度、抗沖性、耐磨性、耐久性和抗裂性起作用，并能改善和提高活性粉末混凝土的施工性能。但也存在一些問題，如乳膠粉添加，會使活性粉末混凝土漿體變的更加粘稠，操作性變的特別差；其攪拌過程中更容易引入氣泡，而且由于粘度大內部的氣泡在振實過程中不易排出；再者就是聚合物抗老化、抗紫外
3、再如專利cn115872694a公開一種改性多壁碳納米管的超高性能混凝土及其制備方法，本專利技術基于最大堆積密度理論，采用不同粒徑的粉體形成最緊密堆積的結構，確保了超高性能混凝土具有優異的抗壓強度、抗折強度和斷裂韌性等力學性能。通過在原料中添加平均粒徑為2～10μm的超細礦物摻合料，其可以填充在水泥顆粒和石英砂骨料的空隙內，可以有效的增加混凝土的密實程度，改善混凝土中的孔結構，并且可以提高混凝土抗滲性能以及耐久性。但是，碳納米管具有非常高的比表面積與長徑比，造成超高性能混凝土需水量增加，粘稠度增大，施工操作困難，影響超高性能混凝土工程應用，同時，扭曲鋼纖維與碳納米管價格昂貴，而且需要分散液做分散處理，分散工藝復雜，造成制備成本提高。
4、目前研究的超高性能混凝土仍具有很多缺陷，其性能仍有待提高。因此本專利技術提供了一種新的超高性能混凝土及其制備方法與應用。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于針對現有技術的不足，提供一種超高性能混凝土及其制備方法，該混凝土內部結構致密，具有超高抗壓與抗折強度、高耐久性與抗沖擊性，常溫養護抗壓強度穩定在200mpa以上。
2、為實現上述目的，本專利技術采取的技術方案如下：
3、一方面，一種超高性能混凝土，包含以下原料：
4、水泥、硅灰、礦粉、粉煤灰、粗砂、細砂、高性能減水劑、消泡劑、緩凝劑、水、鋼纖維、改性納米二氧化硅溶膠、潤濕劑；其中，
5、所述改性納米二氧化硅溶膠經由下述方法制備得到：將含雙鍵硅烷偶聯劑與烯酸反應制得含羧基硅烷偶聯劑，然后用含羧基硅烷偶聯劑對納米二氧化硅溶膠接枝改性制得。
6、在進一步的方案中，改性納米二氧化硅溶膠制備過程中，所述含雙鍵硅烷偶聯劑選自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的任一種或幾種。
7、在進一步的方案中，改性納米二氧化硅溶膠制備過程中，所述烯酸選自丙烯酸、已烯酸、辛烯酸中的任一種或幾種。
8、在進一步的方案中，改性納米二氧化硅溶膠制備過程中，所述納米二氧化硅溶膠采用離子交換法、硅粉水解法、硅烷水解法中任一種方法制備得到；所述納米二氧化硅溶膠的平均粒徑為10～16nm，二氧化硅含量29～31％，na2o含量低于0.5％。
9、在進一步的方案中，所述改性納米二氧化硅溶膠具體經由下述方法制備得到：
10、(1)將含雙鍵硅烷偶聯劑溶于無水乙醇中，得硅烷偶聯劑溶液；
11、(2)攪拌狀態下，向硅烷偶聯劑溶液中依次加入氧化劑、引發劑和烯酸，熟化1～2h后，加入氫氧化鈉調節至中性，得到含羧基硅烷偶聯劑；
12、(3)攪拌狀態下，向納米二氧化硅溶膠中加入丙三醇反應，然后加入含羧基硅烷偶聯劑，保溫反應，反應完后加入氫氧化鈉調節ph值至8～9，即得改性納米二氧化硅溶膠。
13、優選地，步驟(1)中，所述含雙鍵硅烷偶聯劑與無水乙醇的質量比為1:(8～15)；更優選地，所述含雙鍵硅烷偶聯劑與無水乙醇的質量比為1:10。
14、優選地，步驟(2)中，所述氧化劑選自雙氧水、過氧乙酸、過硫酸銨、過硫酸鉀任一種或幾種；所述氧化劑與含雙鍵硅烷偶聯劑的質量比為(1～5):100。
15、優選地，步驟(2)中，所述引發劑為鏈轉移劑與還原劑的混合物，所述的鏈轉移劑為巰基丙酸、巰基乙酸、巰基乙醇、巰基丙醇，所述還原劑為亞硫酸氫鈉、次亞磷酸鈉、硫酸亞鐵一種或多種；所述鏈轉移劑與還原劑的重量比例為1:(0.3～2.0)。所述引發劑與含雙鍵硅烷偶聯劑的質量比為(2～4):100。
16、優選地，步驟(2)中，所述烯酸與含雙鍵硅烷偶聯劑的質量比(10～30):100。
17、優選地，步驟(2)中，所述氧化劑、引發劑、烯酸添加到硅烷偶聯劑溶液中的順序為：氧化劑與引發劑間隔5～10min，引發劑與烯酸5～10min，烯酸先于引發劑滴加完，烯酸與引發劑滴加完間隔時間10～20min。
18、優選地，步驟(2)中，所述反應溫度控制在50℃～53℃。
19、優選地，步驟(3)中，所述丙三醇與納米二氧化硅溶膠的質量比為(0.1～0.5):100。
20、優選地，步驟(3)中，所述保溫反應的反應溫度為20～30℃，保溫反應的反應時間為4～5h。
21、優選地，步驟(3)中，所述含羧基硅烷偶聯劑與納米二氧化硅溶膠的質量比為(7.5～15):100。
22、在進一步的方案中，所述水泥為p·o?52.5水泥。
23、在進一步的方案中，所述硅灰的硅含量≥90％，比表面積≥20000m2/kg。
24、在進一步的方案中，所述礦粉為s95礦粉級和/或s105級礦粉。
25、在進一步的方案中，所述粉煤灰為一級灰。
26、在進一步的方案中，所述高性能減水劑選自聚羧酸減水劑，其減水率≥30％。
27、在進一步的方案中，所述粗砂的粒徑為20～40目。
28、在進一步的方案中，所述細沙中40～120目顆粒占比≥90％。
29、在進一步的方案中，所述鋼纖維直徑0.2mm，長度12～25mm。
30、在進一本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種超高性能混凝土，其特征在于，包含以下原料：
2.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述含雙鍵硅烷偶聯劑選自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的任一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述烯酸選自丙烯酸、已烯酸、辛烯酸中的任一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述改性納米二氧化硅溶膠具體經由下述方法制備得到：
5.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述烯酸與含雙鍵硅烷偶聯劑的質量比(10～30):100；所述含羧基硅烷偶聯劑與納米二氧化硅溶膠的質量比為(7.5～15):100。
6.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述潤濕劑選自琥珀酸二異辛酯鈉鹽陰離子表面活性劑、α-烯烴磺酸鹽、芐基縈磺酸鈉、二烷基丁二酸酯磺酸鈉鹽中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述納米二氧化硅溶膠的平均粒徑為10～16nm，
8.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述硅灰的硅含量≥90％，比表面積≥20000m2/kg。
9.根據權利要求1～8任一項所述的超高性能混凝土，其特征在于，按重量份數計，包含以下原料：水泥640～1000份、硅灰120～240份、礦粉150～300份、粉煤灰80～200份、粗砂560～1500份、細砂240～700份、高性能減水劑4～9份、消泡劑0.4～1.0份、緩凝劑0.2～0.8份、水172～236份、鋼纖維234～390份、改性納米二氧化硅溶膠3～50份、潤濕劑1～10份。
10.權利要求1～9任一項所述的超高性能混凝土的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種超高性能混凝土，其特征在于，包含以下原料：
2.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述含雙鍵硅烷偶聯劑選自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的任一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述烯酸選自丙烯酸、已烯酸、辛烯酸中的任一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述改性納米二氧化硅溶膠具體經由下述方法制備得到：
5.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述烯酸與含雙鍵硅烷偶聯劑的質量比(10～30):100；所述含羧基硅烷偶聯劑與納米二氧化硅溶膠的質量比為(7.5～15):100。
6.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述潤濕劑選自琥珀酸二異辛酯鈉鹽陰離子表面活性劑、α-烯烴磺酸鹽、芐基縈...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張海東，范士猛，陳強，石建文，管鵬飛，劉嘉程，
申請(專利權)人：山東晟世達科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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